喂线技术生产FCD700球墨铸铁凸轮轴的研究

论文摘要

凸轮轴是汽车发动机上的重要组成部件,专门负责控制进气门和排气门开启和关闭的时间,关系着进排气的大小及准确性,并直接影响燃烧比和节能降耗问题,因此只有凸轮轴高硬耐磨才能始终很好地保证发动机符合设计要求,并提高整个发动机的性能。在凸轮轴生产材质的选择上,由于球墨铸铁具有优良的减震性、良好的耐磨性以及不亚于钢的强度等众多优点而成为多数凸轮轴生产厂家的首选。FCD700球墨铸铁凸轮轴是哈尔滨东安汽车发动机公司为其4G6系列发动机生产的一款高强度球墨铸铁汽车铸件,长期以来该公司采用冲入法工艺进行球化孕育处理,虽然这种工艺条件也能达到凸轮轴性能指标要求,但一直存在着很多问题,如铸件球化率低,球化效果不稳定,有时铸件白口倾向较大;回炉料利用率低,生产成本高;球化剂消耗量大,浇注机内残镁量波动大,且镁的收得率低;工业现场弧光大,烟尘多,劳动环境恶劣,工人劳动强度大等。为了解决这些问题,稳定并提高凸轮轴产品的质量,降低生产成本,改善工人劳动环境,本文在对喂线技术工艺生产球墨铸铁进行理论分析的基础上,通过分析原冲入法工艺生产凸轮轴时存在问题的原因,验证了喂线技术生产FCD700球墨铸铁凸轮轴的合理性及可行性,进而制定出了采用喂线技术工艺替代原有冲入法工艺生产FCD700球墨铸铁凸轮轴的方案,并进行了工业化试验,试验过程中采集了光谱分析试样、拉伸试样、金相试样,并对试验数据进行了整理分析。工业化试验结果表明:采用喂线工艺生产FCD700球墨铸铁凸轮轴时,铸件球化率、石墨球尺寸等级等参数都优于原冲入法工艺,且铸件力学性能的稳定性得到很大改善,球化处理效果稳定,重现性好;喂线技术工艺对铁水增硅量小,可大量使用回炉料,降低了生产成本,并能灵活调整气压浇注机内镁残量的波动;同时喂线处理工艺在很大程度上消除了球化作业时烟气对环境的影响和污染,降低了工人劳动强度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 凸轮轴制造工艺综述
• 1.2.1 凸轮轴使用材料的发展
• 1.2.2 凸轮轴坯件制造工艺
• 1.3 喂线技术系统组成
• 1.3.1 喂丝设备
• 1.3.2 合金包芯线
• 1.3.3 合金包芯线设备
• 1.3.4 喂线处理站
• 1.4 喂线技术生产高强度球墨铸铁
• 1.4.1 铁水脱硫处理
• 1.4.2 铁水加镁球化处理
• 1.4.3 铁水的孕育处理
• 1.5 喂线技术的国内外应用现状及发展趋势
• 1.5.1 国内外应用现状
• 1.5.2 喂线技术发展趋势
• 1.6 本文研究内容
• 第2章 喂线技术生产球墨铸铁的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 球墨铸铁的形成过程
• 2.2.1 球化的作用
• 2.2.2 孕育的作用
• 2.2.3 球化衰退机理
• 2.3 芯线合金元素与铁液的反应
• 2.3.1 镁的脱硫机理
• 2.3.2 镁脱硫的热力学
• 2.3.3 镁脱硫的动力学
• 2.3.4 稀土在金属液中的作用
• 2.4 喂线工艺参数的设定
• 2.4.1 喂线速度的设定
• 2.4.2 喂线长度的设定
• 2.4.3 喂线处理温度的设定
• 2.5 本章小结
• 第3章 原工艺生产凸轮轴存在的问题
• 3.1 凸轮轴原生产工艺流程及参数
• 3.2 冲入法生产凸轮轴存在的问题
• 3.2.1 球化效果不稳定
• 3.2.2 残镁量波动大
• 3.2.3 铸件白口倾向大
• 3.3 冲入法工艺产品问题的影响因素
• 3.3.1 浇注系统的影响
• 3.3.2 化学成分的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 喂线工艺生产凸轮轴的工业试验
• 4.1 引言
• 4.2 试验条件及方法
• 4.3 试验工艺流程
• 4.4 试验检测方法
• 4.4.1 直读光谱分析
• 4.4.2 硬度测试
• 4.4.3 力学性能测试
• 4.4.4 炉前检测方法
• 4.4.5 金相试样制备及测试方法
• 4.5 本章小结
• 第5章 工业试验结果分析与讨论
• 5.1 引言
• 5.2 工业试验结果及分析
• 5.2.1 化学成分
• 5.2.2 铸件显微组织
• 5.2.3 力学性能
• 5.3 喂线技术生产 FCD700 凸轮轴的讨论
• 5.3.1 喂线工艺可精确控制残镁量
• 5.3.2 喂线工艺可灵活调整浇注机内镁含量
• 5.3.3 喂线工艺可进行镁衰退挽救
• 5.3.4 喂线工艺有利于浇注机和处理包的维护
• 5.3.5 喂线工艺对凸轮轴生产成本的影响
• 5.3.6 回炉料反复使用对球化效果的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢